数据采集第三章.ppt

第3章 模拟多路开关 3.4 多路开关的电路特性 3.4 多路开关的电路特性 本节教学目标 能够进行多路开关的电路特性计算 理解多路开关的电路特性指标 了解电路特性指标对使用的影响 3.4 多路开关的电路特性 RS为信号源内阻， 图3-11 一个开关的等效电路 RL和CL为负载的电阻和电容。 CI为开关的输入电容， RON是开关的导通电阻， ROFF是开关断开时的电阻， CIO是跨接在开关输入与输出端上的电容， CO是输出电容， ~ U S R S C I C IO R ON R OFF C O C L R L 3.4 多路开关的电路特性 1. 漏电流 漏电流 — 通过断开的模拟开关的电流， 用IS表示。 什么是〞漏电流〞 ？ 3.4 多路开关的电路特性 在n个模拟开关的 并联组合中，当一个开 关导通时，其它n－1个 开关是断开的，未导通 开关的漏电流将通过导 通的开关流经信号源， 如图3-12所示。 这样，将在输出端 形成一个误差电压UOE。 图3-12 漏电流电路 3.4 多路开关的电路特性 输出端的误差电压： 式中 IS — 单个开关的漏电流。 举例： 如用两个AD7503构成16路输入通道。由表 3.5可知，AD7503每个通道断开时的漏电流 IS=2nA（25℃），其导通内阻RON=300Ω，设 RS=1000Ω，则由式(3-1) 可以算出漏电流引起 的输出误差电压为： UOE = ( n _ 1 ) IS ( RS + RON ) 设该系统的满量程输入电压为100mV，采 用12 位A／D转换器，每个量化级是24.4?V， 则误差电压大于系统的量化单位。 如果通道数增加或信号源内阻很大时，情 况还要严重。 改进的方法： 采用分级组合电路。 3.4 多路开关的电路特性 UOE = 15 × ( 2 × 10-9 ) × ( 1.3 × 103 ) = 39 × 10-6 (V) 3.4 多路开关的电路特性 将3n个通道分 成3 组，再用3个第 二级的开关接到输 出端。这样将使流 到输出端的漏电流 由(3n－1) 降到 (n－1)，差不多减 至 图3-13 多路开关的分级组合 3.4 多路开关的电路特性 2. 动态响应 响应参数 开关切换时间（设定时间） 开关闭合后系统带宽 图3-14 多路开关的动态响应等效电路 3.4 多路开关的电路特性 ⑴ 设定时间 tS 设 CI CT ，则化简图3-14，得 则 【例3.1】设RON=100Ω，COT=100pF，CL=20pF， RL=10MΩ ， CI=5pF，精度0.1%，求 设定时间。 TC = ( RS + RON ) × CT tS = TC ln ____ 100 误差 数据采集与处理技术 教 学 内 容 第3章 模拟多路开关 3.1 概述 3.2 工作原理及主要技术指标 3.3 多路开关集成芯片 3.4 多路开关的电路特性 3.5 多路开关的配置 第3章 模拟多路开关 本章教学内容 第3章 模拟多路开关 3.1 概述 3.1 概 述 本节教学目标 了解多路开关的类型 作用： 将多路被测信号分别传送到A/D转换器 进行转换。 机电式： 电子式： 类型 用于大电流、低速切换 用于小电流、高速切换 3.1 概 述 用途： 用途： 3.1 概 述 双极性晶体管开关 场效应晶体管开关 电子式类型 结型 绝缘栅型 集成电路开关 第3章 模拟多路开关 3.2 工作原理及主要技术指标 3.2 工作原理及主要技术指标 本节教学目标 了解多路开关的工作原理 1. 多路开关工作原理 ⑴ 双极型晶体管开关 其工作原理如下： 设选择第1路模拟信号。 则令通道控制信号 UC1= 0，晶体管T1′截止， 集电极为高电平，晶体管 T1导通，输入信号电压 Ui1被选中。 3.2 工作原理及主要技术指标 图3-2 双极性晶体管开关 同理： 当令通道控制信号UC2= 0 时，则选中第 2 路模拟信号， UO = Ui2 。 注意： 在控制信号UC1～ UC8中不能同时有两个 或两个以上为0。 优点： 缺点： ②电流控制器件，功耗大，集成度低， 一个方向传送信号。 ①漏电流大，开路电阻小，导通电阻大。 开关速度快。 3.2 工作原理及主要技术指标 ⑵ 场效应管开关 ① 结型场效应晶体管开关 工作原理如下： 设选择第1路信号。 则令通道控制信号UC1=1， 则开关控制管T1′导